ELEKTROMİYOGRAFİ
Alm. Elektromiographie (f), Fr. Electromiographie (f), İng. Electromiography. Kasların elektrikî potansiyellerinin uygun elektrotlarla toplanıp, bir amplifikatöre iletilmesi ve amplifikatörde bu sinyallerin birkaç milyon defa büyütülüp gözle incelenecek şekilde katod ışınlı tüpe, kulakla işitilecekse odio sistemine geçirilmesi.
İnsanda kas aksiyon potansiyellerini ilk kaydeden kişi Dubois Reymond (1851) olmuştur. 1912’de katod ışınlı tüpün bulunuşuyla gerçek anlamda elektronöro-miyografi başlamıştır. (Elektromiyografi ve elektronöro-miyografi de denilir.) 1929’da Adrian ve Bronk coaxial iğne elektrodu bularak evvelce hep uygulanagelindiği gibi, geniş kas kitlesinin elektrikî faaliyetini değil, birkaç kas lifinin bioelektrik aktivitesini tâkib etmek imkânını geliştirmişlerdir. Gelişmeler devam etmiş ve halen özel kameralar aracılığı ile katod tüpde gözlenen sinyalleri istenildiğinde kaydedebilen teknikler kullanılmaktadır.
Elektrotlar iki çeşittir. İğne elektrotlar ve yüzeysel elektrotlar. İğne elektrodların içinde çevre ile izole edilmiş ince bir tel vardır. Bu telin sadece uç kısmı açıktır. Aktif elektrod olarak çalışan kısım sadece bu açıkta kalan uç kısımdır ve alanı 1 mm2’yi geçmez. Bazılarının içinde iki tel bulunabilir. Yüzeyel elektrodlar ise, çoğunlukla 70 mm2’nin altında bir çift kalay levhadır.
Deri, alkol-eter karışımıyla temizlendikten sonra, yüzeysel elektrotlar, elektrolitik bir macun aracılığı ile deriye yapıştırılır. Yüzeysel elektrotlar geniş bir alanın potansiyellerini toplayıp kaba ve genel bir bilgi verirler.
Elektromiyografik inceleme üç basamakta yapılır: Kas istirahat durumundayken, yarı kasılma durumundayken ve tam kasılma halinde iken.
Hastalıklı kas üzerinde yapılan bu tetkik neticesinde, kastaki rahatsızlığın kasın bizzat kendinden mi, yoksa sinirinden mi olduğu anlaşılır. Eğer sinir çalışmıyorsa sebebinin beyinden mi veya çevresel faktörlerden mi olduğu da anlaşılır. Nöroloji biliminde uygulama alanı bulunan bu tetkik daha çok felç ve kas erimeleri durumunda kullanılır.
Alm. Elektromotorische Kraft (f), Fr. Force félectromotrice, İng. Electromotive force. Bir elektrik devresinde birim yükün akışı için üretecin harcadığı enerji. Ekseriya emk şeklinde kısaltılmış olarak ifâde edilir. Bir elektrik devresinin bir kesitinden dt zamânı zarfında geçen elementer yük dq, bu müddet zarfında dönüşüme uğrayan enerji dW ise; emk:
dW
E =
¾¾¾¾
dir.
dq
Elektromotor kuvvet, yük birimine isâbet eden iş olduğuna göre, birimi M K S sisteminde Joule/kulon’dur. Bu da potansiyel biriminin aynıdır ve volt’a eşittir.
Üreteç tarafından dt zamânında yapılan iş:
dW= E.dq
Üretecin iş yapma kapasitesi veya gücü:
dW dq
P=
¾¾¾
= E
¾¾¾
= E.I
dir.
dt
dt
Mesela bir otomobil akümülatörünün elektromotor kuvveti takriben 12 volt veya 12 joule/kulon’dur. Bunun mânâsı, akünün bağlı bulunduğu devrenin bir kesitinden, 1 kulonluk yükün geçmesi için, akü 12 joule’lük kimyâsal enerjiyi elektrik enerjisine çevirerek boşaltmaktadır. Şâyet akümülatör devreye 45 amperlik akım verebiliyorsa, (45 Amper= 45 kulon/sâniye) akünün gücü:
P= E.I= 12.45= 540 Watt
P= 540 Watt demektir.
Bir elektrik devresinde üretecin iç direnci r ve dış devrenin toplam direnci R ise:
ŞEKİL VAR! (1)
devreyi dolaşan akım şiddeti:
E
I =
¾¾¾
dir.
R+r
Üretecin iki ucu arasındaki potansiyel farkı (gerilim) VAB olduğuna göre:
I.R ® E = VAB + I.r
Buradan VAB = E-I.r sonucu çıkar ki, üretecin uçları arasındaki gerilim, elektromotor kuvvetinden I.r kadar küçüktür.
Zıt elektromotor kuvvet: Bir elektrik devresinde elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren bir almaç veya elektrik motoru varsa, bu almacın emk’ne zıt elektromotor kuvvet denir ve E’ ile gösterilir.
ŞEKİL VARR! (2)
Üretecin iç direnci r, almacınki ise r’ ile gösterilirse, devreyi dolaşan elektrik akımının şiddeti:
E-E’
E
I=
¾¾¾¾
=
¾¾¾¾
dir.
R+r+r’
R
Üreteç devreye elektrik enerjisi verdiği hâlde, almaç elektrik enerjisini onun zıddına olarak harcar. Yâni üreteç üretici, almaç ise tüketicidir. Bu sebepten almacın emk’ne zıt elektromotor kuvvet denmiştir.
İndüksiyon elektromotor kuvveti: Manyetik alan içinde bulunan kapalı bir devreden geçen “manyetik akı”nın herhangi bir sebeple değişmesi, bu devrede “indüksiyon elektromotor kuvveti” ismi verilen bir emk meydana gelmesine ve bir akım geçmesine sebeb olur. Bu akıma “indüksiyon akımı” denir.
D³: Kapalı devreden geçen manyetik akı değişimi ve:
Dt: Manyetik akı’nın değişme süresi olmak üzere devrede oluşan indüksiyon emk:
D³
E = k
¾¾¾¾
şeklinde
ifâde edilir (k: sâbit).
Dt
Alm. Elektron (n), Fr. Electron (m), İng. Electron. En küçük elektrik yük birimi ve atomu meydana getiren temel elemanlardan biri.
Elektriğin hep bir elektrik biriminin katları şeklinde ortaya çıkması, araştırmacıları, elektriğin “bölünmeyen parçacıklardan meydana geldiği” fikrine sevketmiştir. Franklin, daha 1755’te, elektriğin de madde gibi süreksiz bir yapıya sâhip olduğu fikrini ileri sürmüştür. Bu konudaki ilk müsbet netîce 1833’te Faraday’ın elektroliz kânunlarından çıkmıştır. Faraday, bir elektrolitten elektrik akımı geçirildiğinde, elektrotlarda ayrılan madde miktarının elektrolitten geçen elektrik miktârıyla orantılı olduğunu, muhtelif elektrolitlerden aynı miktar elektriğin geçmesiyle ayrılan madde mikdtarının her cismin eşdeğer gramıyla orantılı olduğunu bulmuştur. Faraday bir eşdeğer gram madde ayırmak için gerekli olan elektrik miktarının 96.494 kulon (1 faraday) olduğunu bulmuştur. Bir başka ifâdeyle, bir değerli bir iyon gram 96.494, iki değerli bir iyon gram 2x96.494 kulonluk elektrik taşır. Halbuki bütün cisimlerin birer atom gramlarında 6,02.1023 atom bulunduğuna göre, bir değerli bir tek iyonun taşıdığı elektrik miktarı (e):
96.494
e =
¾¾¾¾¾¾
=
1,59.10-19 kulon (coulomb)
6,02.1023
olduğu ortaya çıkar. İşte bu miktar bugün bildiğimiz negatif (-) elektrik yüklü elektronun taşıdığı elektrik miktârıdır. 1 coulomb 3.109 e.s.u (elektrostatik ünite) olduğuna göre, e = 4,80.1010 e.s.u (esyb) da yazılabilir.
Katot ışınları: Elektronların hakîkî özelliği, atom hakkındaki bilgiler ve X ışınlarının keşfi, elektriğin gazlar içerisinden geçişinin incelenmesiyle sağlanmıştır. Normal basınçta gazlar fenâ iletkenlerdir. Ama gazın basıncı azaltılacak olursa iletkenliğinin arttığı görülür. Meselâ bir cam borunun havası boşaltılıp, içindeki basınç 10 mm Hg’ya düşürülsün. Camın iki tarafına elektrot bağlanıp, 10.000 voltluk bir gerilim uygulandığında, boru içindeki gaz ışık yaymaya başlar. Işığın rengi boru içindeki gazın cinsine bağlıdır (renkli reklâm lambalarının prensibi). Basınç 0,01 mm Hg’dan aşağı düşürülürse tüp karanlık olur. Buna karşılık katodun karşısındaki cam hafif yeşilimsi fluoresans verir. Burada katottan çıkan ışınlar camı bombardıman ederek, bu fluoresansa sebeb olmaktadır ki bu ışınlara, “katot ışınları” ismi verilir.
Katot ışınlarının meydana gelmesi, gazın iyonlaşmasından ileri gelir. Bir gaz molekülünün iyonlaşması, bu molekülden elektronların ayrılması biçiminde olur. 1895’te, katot ışınlarının, bir manyetik alandan geçirilerek pozitif kutba doğru saptıkları ve dolayısıyla negatif yüklü partiküllerden meydana geldiği anlaşılmıştır. Daha sonra bu partiküllerin elektrik ve manyetik alanda saptırılmasıyla hızları bulunmuş ve bunlara “elektron” ismi verilmiştir.
Millikan’ın denemeleri: Uzun yıllar birçok araştırıcı elektronun kütle ve yükünü bulmaya çalıştı. 1909 yılında en az hatâ ile e (elektronun yükü) ve m (elektronun kütlesi) değerlerini tesbit etmeyi başaran R.A Millikan’dır. Millikan yağ damlaları metoduyla elektronların yükünü tesbit etmiştir. Bunun için kuru havayla dolu bir hazne içine yerleştirilmiş bulunan pirinçten yapılmış ve aralarındaki uzaklık 12 mm olan iki metalik levha arasına 10.000 voltluk bir potansiyel farkı uygulanıp, bir pulverizatörle yağ püskürtülmüştür. Yağ damlacıkları arasında negatif yüklü tânecikleri, kendi ağırlıkları ile yere doğru düşmeyip üst taraftaki pozitif kutup tarafından çekildikleri için askıda kalmışlardır. Mikroskopla damlacıkların hareketi gözlenmiş ve uygulanan elektriksel çekim kuvveti gözönüne alınarak, damlacıkların q yükünün dâimâ q = nx1,602.10-19 coulomb olduğu bulunmuştur. Burada n tam sayılardır. O halde elektrik yük birimi 1,602.10-19 coulomb olmalıdır. Elektronların sükûnetteki kütlesi ise 9,107.10-28 g olup, hidrojen atomu kütlesinin 1/1837’sidir.
Atomun bir parçası olarak elektron:Buraya kadar elektronların serbest haldeki özelliklerinden söz edildi. Atomu meydana getiren temel elemanlar olarak elektron için (Bkz. atom).
Elektronların kuvantum teorisi: Atom teorisinde gelişmenin ilk adımı Niels Bohr tarafından atılmıştır. Bohr atom yapısı için planet sisteminin klasik elektromekanik teoriye göre kararlı olmadığını biliyordu. Çünkü sürekli ışıma, sürekli enerji kaybı demektir. O halde enerjisi sürekli azalan elektron çekirdeğe gittikçe yaklaşmalıydı. Diğer taraftan atom yapısının planet sistemine benzediği de çok kesindi. Niels Bohr elektromekanik kânunlarının atomlara uygulanamıyacağını, buna karşılık kuantum mekaniğinin geçerli olduğunu söyledi. Bohr, elektronun atom çekirdeği çevresinde dâire şeklinde bir yörüngede döndüğünü ve bir planete benzeyen böyle bir elektronun dönme impulsunun klasik mekanik kânunlarından beklenenin tersine devamlı değişmediğini, bunun, n bir tam sayı, h planck sâbiti olmak üzere, n.h/2p’ye eşit bir değeri alması gerektiğini söyledi. Bu şekilde elektronlar için yalnız belirli yörüngeler söz konusu olabilir ve elektronların bu belirli yörüngelerde hareketi klasik düşüncelerin tersine, bir enerji vermez. Elektronlar bu yörüngeler üzerinde sürekli değil, ancak sıçramalı olarak diğer yörüngelere geçebilir. İşte çeşitli yörüngeler n değerleriyle belirlenebilir. Elektronların kinetik potansiyel enerjileri kuanta sayısı olan n’e bağlıdır. O halde elektronun döndüğü belirli yörüngeler için: nl= 2 p r yazılabilir.
Heisenberg belirsizlik prensibi: Elektronun hem bir dalga hem de bir tânecik gibi davrandığı gözlenmiştir. Belirsizlik prensibi, herhangi bir deneyde bir elektronun aynı zamanda hem bir dalga hem de bir tânecik olarak hareket edemeyeceğini gösterir. Bir elektronun yeri belirlenmek istendiğinde momentumu, momentumu belirlenmek istendiğinde ise yeri kaybedilmektedir. Bu prensibe göre, bir tâneciğin hareketini belli eden enerjisi veya momentumu ile yerinin aynı zamanda büyük bir prezisyonda (doğrulukta) tâyini mümkün değildir. Eğer Dx bir elektronun yerinin tâyinindeki belirsizlik ve Dp de momentumun tâyinindeki belirsizlik ise Dx . Dp = h’dir. Burada, h planck sâbiti ve h= 6,625.10-27 erg.s gibi çok küçük bir değer olduğuna göre, momentum ve yerin aynı prezisyonla tâyin edilemiyeceği anlaşılır. Ancak bir elektronun en fazla bulunma ihtimâli olan bölgeler söz konusudur. Bunlara orbital ismi verilmektedir ve kuantum sayıları ile tanımlanırlar. (Bkz. Element)
Alm. Elektronen mikroskop (n), Fr. Microscope électronique, İng. Electron microscope. Bir cismin büyük görüntüsünü elde etmek için elektron kullanılan mikroskop. Bir cismi yaklaşık bir milyon defa büyütüp, bunu bir ekranda göstermek ve buradan fotoğrafını almak mümkündür. Meselâ, bu kadar büyütmeyle bir kristal şebekesindeki atomların dizilişindeki çarpılmaları görmek mümkündür. En iyi optik mikroskoplarda ise bu büyütme ancak birkaç bin defâ olmaktadır.
Görüntü: Optik mikroskoplarda görüntünün elde edilmesinde ışık kullanılırken, elektron mikroskoplarında, ışık yerine elektron kullanılır. Elektronun dalga boyu, ışığa göre birkaç bin defa daha küçük olduğu için, bu mikroskopla daha ayrıntılı görüntüler elde etmek mümkündür. Bâzı elektron mikroskoplar, 0,2 nanometre (nm)lik cismi net gösterebilmekteyken, en iyi optik mikroskoplar 250 nm’lik bir güce sâhiptir. Bir nanometre, 10 Angstrom olup, 10-10 metreye karşı gelir.
Kullanım yeri: En önemli kullanış yerleri; metallerdeki atom dizilerindeki çarpılmalar, virüs ve bakterilerin yapıları ve her türlü yüzeylerin incelenmesi olarak sayılabilir. Uygulamada bu mikroskoplar tam büyütme kapasiteleri ile nadiren kullanılır. Yeni gelişmelerle, 50 nm’lik bir bölgede, mevcut her kimyâsal elemanın yaydığı X ışınlarının ölçülmesi ile mikro kimyâsal analiz yapılabilmektedir. Bu suretle 10-16 gramlık bir miktar analiz için yeterli olmaktadır. Elektron mikroskoplarını çalışma prensibi yönünden ikiye ayırmak mümkündür. Bir türünde, görüntü, yansıyan elektron ışınlarından faydalanılarak elde edilirken, diğer türünde cisimden geçen ışınlar görüntüyü hâsıl eder.
Târihî gelişim ve temel prensipler: Optik mikroskopların gelişmesi ile daha büyük görüntüler elde edilmiştir. Ancak optik mikroskopların, ışığın yarı dalga boyu olan 250 nm’den daha küçük ayrıntıyı göstermeleri mümkün değildir. Elektronlar, önceleri “katot ışınları” ismiyle kullanılmaktaydı. Bunlar vakum tüpleri içinde elde edilip, elektrik alanları içinde hızlandırılmaktaydı. Elektrik ve manyetik alanlar tarafından saptırılan bu ışınlar, bir ekranda görünür hâle getirilirdi. Bunun yanında, elektrik taşıyan bobin kullanılarak katot ışınlarını küçük bir alana odaklamak mümkün olmaktaydı. İlk defâ 1926’da Alman fizikçisi H. Busch teorik olarak optik merceğin ışığı bir odakta topladığı gibi, manyetik sargının, elektronları bir odakta toplayabileceğini göstermiştir.
1928’de Berlin Teknik Üniversitesinde Max Knoll ve Ernst Ruska tarafından yapılan deneylerle art arda büyütme kullanarak büyük görüntüler elde etmenin mümkün olduğu anlaşılmıştır. Konulan iki bobinle 13 defâ büyütmek mümkün olmuştu.
İlk pratik elektron mikroskobunun 1933’te Ernst Ruska tarafından yapıldığı bilinmektedir. Elektron merceklerinde daha sonra yapılan gelişmelerle, manyetik bobin bir demir kap içine alınmış ve iç halkada küçük bir hava deliği bırakılmıştı. Esas olarak bu prensip günümüzde de kullanılmaktadır. Ernst Ruska ile elektron mikroskop, optik mikroskobun büyütme gücünü geride bırakmıştı.
Geçirimli mikroskop: Bunlar optik mikroskoba benzer bir çalışma sistemine sâhiptirler. Tek fark, ışık ışını yerine elektron ışını kullanılmasıdır. Fizikî çalışma sistemi tamâmen farklı olmasına rağmen, burada optik mercekler yerine elektron mercekleri kullanılır. Görüntü bir ekranda veya fotografik levhada elde edilir. Elektronlar çok kolay yollarından sapabileceklerinden, bütün işlem ve görüntünün elde edilmesi tamamen bir vakum içerisinde gerçekleştirilir.
Elektronlar, tungstenden akkor flamanlı elektrikle ısıtılan elektron tabancasından elde edilir. Anodla, flaman arasına 100.000 voltluk bir potansiyel farkı tatbik edilir. Flamandan yayılan elektronlar hızlandırılır ve ekranda yeterli bir görüntü elde etmek için kâfi bir güçte olması sağlanır. Bu safhada 500.000 defa büyük bir görüntü elde etmek mümkündür. Optik mikroskoptaki gibi ışınlandırma belirli bir bölgede yoğunlaştırılabilir. Ancak çok yoğunlaştırma polimerler ve biyolojik maddeler gibi cisimlerde zararlar doğurabilir.
Cisme en yakın olan elektron merceği, âlette en önemli olanıdır. Bu mercek, 50-100 arasında ara bir büyütme elde eder. Büyütme işleminde, gelen ışın denemelerinin açısal genişliği küçüldüğü için, projektör sistemi bu büyütülmüş görüntüyü kolayca işler. Hemen hemen bütün elektron mikroskoplarında iki veya üç mercek mevcuttur. Bunlar 250-500.000 arasında bir büyütme sağlar.
Taramalı mikroskop: Optik mikroskoptan daha çok kapalı devre televizyon sistemine benzer. İlk bölümde, televizyon kamerasına benzer bir şekilde, net olarak odaklandırılmış elektron merceği tarafından cisim üzerine odaklandırılır. Çarptığı yerden gelen elektronlar toplanır ve güçleri yükseltilir. Mikroskobun ikinci bölümü televizyon alıcısına benzer ve burada bir katot ışını tüpü mevcuttur. Böylece yüksek kaliteli televizyon resmine benzer bir görüntü elde edilir. Yapı olarak daha önceleri açıklanan tür gibidir. Sâdece düzeni farklıdır. Bu cins mikroskoplar taramalı olarak da kullanılır. Genel olarak sert yüzlerin 20-50 nm’lik hassaslıktaki incelenmesinde kullanılır. Odaklama ile çeşitli derinlikte görüntüler elde edilebildiğinden üç boyutlu hissi veren resimler elde etmek mümkün olmaktadır. Bâzı deneysel mikroskoplarla 3 nm’lik hassaslığa kadar inmek mümkün olmaktadır. Cisimden gelen elektronlar mikro elektrik ve manyetik alanları da hassas hâle getirebildiğinden, elektrik ve manyetik alanların görüntüsünü elde etmek mümkündür. Bundan faydalanılarak bilgisayar ve benzerlerindeki çok küçük elektronik devrelerin kontrolü yapılır. Elektronların yönlerini değiştirmesinden, bir cisimdeki mikro kristallerin dizilişini belirlemek mümkündür.
Kullanılışı: Elektron mikroskobun kullanılışı zor değildir. Ancak âletin bakım ve temizliği büyük önem taşır. Diğer bir önemli nokta incelenecek nümûnenin hazırlanmasıdır. Taramalı mikroskopta örnek çok ince olmalıdır. Meselâ 100 kilovatlık bir âlette, bu 250 nm’den daha kalın olamaz. Eğer cismin kalınlığı fazla ise ve elektron ışını geçemiyorsa, cismin yüzeyi aseton ile nemlendirilmiş bir plastik yüzeye bastırılır. Daha sonra plastik tabaka buharlaştırılır. Sonucunda cismin yüzünün ince karbondan meydana gelen bir benzeri elde edilir. Metaller genellikle 200 nm’lik kalınlığa indirildikten sonra incelenir. Biyolojik maddeler ise, önce bir uygun epoksi reçinesine yerleştirilir. Daha sonra ince tabakalara kesilir. Bâzan cismi dondurup kesmek daha uygun olabilir.
Elektron mikroskop altına konan cismin görüntüsü bir ekrana düşürüleceği gibi doğrudan doğruya fotoğrafı da çekilebilir.
İleri gelişmeler: Elektron mikroskopta daha yüksek voltaj kullanılmak için çalışmalar yapılmaktadır. Bu sûretle elektronların daha kalın cisimlere nüfuz etmesi mümkün olmaktadır. Günümüzdeki âletler bir milyon elektron voltluk hızlandırma gücüne sâhiptir. Fransa ve Japonya’da daha fazla voltluk hızlandırma gücüne sâhip elektron mikroskopları üzerinde çalışmalar yapılmaktadır.
Alm. Elektronrohr Fr. Tube Electron, İng. Electron Tube. Havası boşaltılmış veya gaz doldurulmuş, metal elektrotları bulunan cam, seramik veya metal silindir biçiminde muhâfaza. Tüpün altında elektrik irtibatları sağlayan soket pimleri vardır. Elektron tüpünde temel olarak elektron akış kontrolü ile yükseltme, doğrultma, osilasyon, açıp kapama gibi işlemler yapılır. Yarı iletken elektronik elemanlar bulununcaya kadar elektron tüpü elektronik sistemlerin kalbi gibi görev yapmıştır. Yüksek güçlü radyo vericileri ile bâzı TV alıcılarında tüp önemli devrelerde kullanılmaktadır. İlk modern elektron tüpü 1858 senesinde Heinrich Geissler tarafından yapılmıştır. Geissler tüpü olarak da bilinen bu tüpte, boşaltılan hava yerine biraz gaz konmuştur. Tüp, elektrotlarına tatbik edilen yüksek voltaj arasında kalan gazın iyonize olarak ışık yayması prensibine göre çalışmaktadır.
Elektron tüpü, elektron akışı kontrol edildiği vakit kendisinden beklenilen fonksiyonlarını icrâ edebilir. Kontrol edilecek olan elektron akışının elde edilişi çok çeşitlidir. Bunlardan bir tânesi termoiyonik emisyon denilen metalin ısınmasıyla atomların dış yörüngelerindeki elektronlarını çevreye yaymasıdır. Torium metali ısı ile elektron yayan en müsâit metaldir. Diğer bir elektron kaynağı fotoemisyon olayı ile elde edilir. Bâzı malzemeler üzerine ışık düşerse malzemedeki elektronlara enerji vererek elektronların çevreye yayılmasına sebeb olur. Fotoemisyona en müsâit malzeme alkali metal sezyumdur. Fotoemisyon modern fototüplerde ve TV kameralarında kullanılmaktadır. Fotoemisyon olayını 1887’de Heinrich Hertz îzâh etmiştir. Termoiyonik foto ve saha emisyonu yoluyla elde edilen elektron, süratle hareket ederken bir engele çarparsa oradan da çevreye ilâve sekonder elektron yayılmasına sebeb olur. Bu tür emisyona da sekonder emisyon denir. Bâzan sekonder emisyon netîcesinde yayılan elektron sayısı primer elektron sayısını birkaç kat geçer.
Elektron yayan elemana katot denir. Katot, üzerinden elektrik akımı geçerek ısınan bir flamandır. Flaman ısındıkca ya kendisinden veya çevresindeki ikinci bir katottan elektron yaymaya başlar. Elektron tüpleri ihtivâ ettiği eleman sayısına göre isim alır. Diot, iki elemanlıdır. Tiriot üç, tetrot dört, pentot beş, heksot altı, hektot yedi ve oktot sekiz elemanlı tüplerdir.
Elektron tüpleri havası boşaldığı gibi içine argon, neon, hidrojen, civa buharı konularak da çalıştırılabilir. Gaz doldurulmuş tüplerde akım kontrolu daha kolaydır.
Bâzı tüplerde elektron hüzmesinin yönü ve şekli kontrol edilerek değiştirilebilir. Bu özellikteki tüplerin bir yüzeyi floresant madde ile kaplanırsa görüntü elde etmeye yarar. Osiloskop, televizyon, radar, sonar ekranları, elektron hüzmesinin kontrol edilmesi ile görüntüleme yaparlar. Tüpte elektron hüzmesi, tüp içine yerleştirilmiş paralel ikişer yatay ve dikey duran levhalara voltaj tatbiki ile voltajın miktarına göre yatay ve dikey olarak hareket ettirilir. Elektron eksi yük olduğundan paralel levhalar arasında meydana gelen manyetik alanın şekline uyarak hareket eder.
Televizyon tüpünde ekranı devamlı tarayan bir elektron hüzmesi ile görüntünün koyuluk veya parlaklığına göre meydana gelen dalgalı voltaj vardır. Görüntünün karakterini taşıyan bu dalgalı voltaj, tüpde elektron üreticisinin kontrol ucuna tatbik edilerek elektron hüzmesinin şiddetini artırır veya azaltır. Elektron hüzmesine aynı anda tarama yaptırıldığında görüntü ekranda gözükür.
ELEKTRONEGATİFLİK (Elektronegativite)
Alm. Elektronegativite, Fr. Electro-negatif, İng. Electronegativite. Bir atomun bir molekül içinde elektronları çekme meyli. Elektronegativite yarı nitel bir büyüklüktür. Çünkü belirli bir atomun farklı moleküller içinde elektronegativiteleri farklıdır. Bir bağa katılan atomların elektronegativite farkları, yük simetrisinden sapma için bir ölçü verir veya bir kovalent bağın iyon payını tâyin eder. Elektronegatiflik fark fazla ise, elektronlar tamâmıyle bir atoma geçebilir ve bu hâlde tam bir elektrovalens meydana gelir.
Periyodik cetvelde flor en yüksek, ve sezyum en küçük elektronegativiteye sâhip atomlardır. Hidrojen ortada kalır.
Mulliken’e göre elektronegatiflik şöyle hesaplanır:
I+E
Elektronegatiflik
=
¾¾¾¾¾
130
Burada I iyonlaşma enerjisi (kcal/mol), E de elektron affinitesi (kcal/mol)dir.
Elektron affinitesi (ilgisi): Bir atomun bir anyon meydana getirmek için bir elektron alma eğilimidir. Bir atomun iyonlaşması dâimâ endotermik (ısı alan) olduğu hâlde elektron ilgisi ekzotermik (ısı veren) veya endotermiktir. Asal gazların elektron yapısına ulaşmak için az sayıda elektrona ihtiyaç gösteren atomların elektron ilgileri önem taşır.
Alm. Elektronik (af), Fr. Electronique (f), İng. Electronics. Elektronların boşlukta, gazda, kristallerde ve katı maddelerdeki (yarı iletken) hareketlerini ve davranışını inceleyen bir ilim. Elektronik devreler elektrik enerjisini hem kontrol ederler hem de başka bir enerji şekline dönüştürürler. Ayrıca herhangi bir fizikî olayı (ısı, ışık, ses gibi) elektrik enerjisine çevirebilirler. Elektronik diyot, transistör ve vakum tüp gibi elektronik parçalardan geçen elektron akışının meydana getirdiği neticeleri inceler. Elektronik aynı zamanda katılardan veya gazlardan elektron emisyonu sağlayan Maser ve Laser konularıyla da uğraşır. Elektronik cihazlarda mekanik bir hareket olmadığı için işler çabuk ve ekonomik olarak icrâ edilir.
Elektroniğin temeli 17, 18 ve 19. yüzyılda elektrik üzerine yapılan buluşlarla atılmıştır. Bu buluşları yapanlar arasında; William Gilbert, Newton, von Guericke, Coulomb, Franklin, Galvani, Volta, Oersted, Ampère, Faraday, Ohm, Henry, Weber, Morse, Maxwell, Bell, Edison, Herz, Roentgen, Marconi gibi bilim adamlarını saymak mümkündür.
Elektronik ilmi 1883 yılında Edison’un ampülü bulmasıyla başladı. Edison küçük bir ısıtıcının (flaman) karşısına büyükçe bir plaka koydu. Bu plakaya pozitif gerilim uyguladığında lamba içerisinden bir akım aktığını gördü. Daha sonra 1897’de bu lambayla doğrultma işlemi gerçekleştirildi ve alternatif akım doğru akıma çevrildi. Ayrıca radyo dalgaları ayrıştırılarak dedektörler geliştirildi. 1906’da bu diyot lambaya bir kontrol elemanı ilave edilerek triyot lamba üstünde çalışıldı ve böylece elektronik ilminin yolu açılmış oldu. Uzun seneler lamba ile birçok devreler yapılmış, bilhassa İkinci Dünya Savaşı sıralarında çok değişik cihazlar geliştirilmiştir.
1948 yılında yarı iletken ve transistörün bulunmasıyla daha hafif cihazlar gerçekleştirilmiş ve lamba birçok uygulama alanından kalkmıştır. Bugün entegre devrelerin bulunması ve mikro elemanların gelişmesi ile çok çok küçük elektronik cihazlar geliştirilmiştir. Öyle ki, insanın midesine inip fotoğraf çeken makinalar ve kameralar yapılmıştır.
Elektronik hemen hemen her sahaya girdiğinden tek kişinin bütün elektronik konularını bilmesine imkân yoktur. Bu yüzden elektronik ilmi de kollara ayrılmıştır. Meselâ; endüstriyel elektronik, dijital elektronik, haberleşme elektroniği, mikro dalga, tıp elektroniği, nükleer elektronik gibi. Bunlar da kendi içinde herbiri ayrı bir ihtisas konusu olan yüzlerce dala ayrılır.
Elektronik sahasına; radyo, telsiz, telefon, radar, televizyon, muhtelif sistem kontrolleri, kompüterler, ölçü ve test cihazları, tıbbî ve daha birçok cihazlar girer.
Yirminci yüzyıl başlarında radyo, gemilerde ve sâhil istasyonlarında kullanılmaya başlandı. 1910 senesinde De Forest’in triot tüpünü keşfetmesiyle radyo gelişti. Birinci Dünyâ Savaşında telsiz önemli rol oynadı. İlk umûmî radyo yayını ABD’de Pittsburgh şehrinde AM (genlik modülasyonu-amplitude modulation) olarak 1920’de yapıldı. 1935’te bunu FM(Frekans modülasyonu-frequency modulation) tâkip etti. 1947’de televizyonun keşfine kadar radyo; eğitim, bilgi ve eğlence yayınlarıyla tek başına görev yaptı. 1912’de Marconi Şirketi, Ettore Bellini ve Alessandro Tosi tarafından yapılan radyo yön bulucu cihazını piyasaya sürdü. Bu cihaz deniz ve hava trafiğini sağlamak üzerine seyir maksadıyla 1918’den beri kullanılmaktadır.
Telsizden sonra elektronikte atılan en büyük adım radardır. Radar ultra frekanslı radyo dalgalarının uzaktaki bir cisme, mesela gemi veya uçağa çarparak geri gelip alınması prensibine dayanır. Radarın bulunması gemi ve uçaklara karanlıkta, sisli havalarda seyir imkânı tanımıştır. İkinci Dünya Savaşında radar, atış kontrol sistemlerinde ve seyir sistemlerinde büyük görev yapmıştır.
Televizyon uzun laboratuvar çalışmalarından sonra ortaya çıkmıştır. İlk olarak katot tüpte elektron ışın taraması mekanik disklerle yapılıyordu. Bu tip televizyon 1927 senesinde New York’ta yayına başladı. Mekanik tarama sistemi çok yer işgal ettiği ve istenilenlere cevap veremediği için taramayı elektronik olarak yapmak için çalışmalar devam etti. Nihayet 1939’da ABD’de RCA firması bugünkü televizyon sistemini yapmayı başardı. İkinci Dünya Savaşı sırasında katot tüp üzerindeki çalışmalarla savaştan sonra 1947’de televizyon yayınına geçilmesine zemin hazırlandı.
1904 senesinde John Fleming’in diyot vakum tüpü bulmasıyla ilerleyen elektronik, 1906’da De Forest’in triyot vakum tüpü geliştirilmesiyle birden gelişmiş ve 40 sene tüp elektroniği hâkim olmuştur. 1948’de yarı iletken diyot ve transistörlerinin John Baroleen, Walter Brettain ve William Shockley tarafından bulunuşuyla tüp, yerini yarı iletkenlere bırakmıştır. Yarı iletken diyot ve transistörler; küçük, hafif, çok az enerji ile çalışan, ısı istemiyen, verimli, uzun ömürlü olduklarından vakum tüp diyot ve triyotlara göre çok avantajlıydı. Fakat bu sefer elektronik cihazların karmaşıklaşması ile hacim problemi ortaya çıktı. Daha küçük elektronik cihazlar yapılarak belli bir sahaya yerleştirme mecburiyeti elektronik parçaların ufaltılmasına yol açtı. Ancak bu çalışmalar yeterli olmadığından mikro elektronik konusu üzerine araştırmalar devam etti. Diyot transistör, baskı devreler ve nihayet entegre devrelere ulaşıldı. Entegre devre birçok transistör diyot, kondansatör, direnç elemanlarının tek bir silikon kristali üzerine yerleştirilmesiyle elde edilir. Yarı iletken parçalarla yapılan radyo alıcıları ucuz ve küçüktür, cepte taşınabilir. Transistörler kompüterlerin de ebatlarının küçülmesine sebeb olmuştur. Transistörün ortaya çıkmasıyle büyük odaları dolduran ve fazla enerji harcayarak çalışan kompüterlerin yerini masa büyüklüğünde mikro kompüterler almıştır. Transistörün uzay çalışmalarındaki rolü hiçbir zaman ihmal edilemez.
Elektronik cihazların muhâbere maksadı hâricinde kullanılması 1930 senelerinden sonra başlamıştır. Alarm cihazları, dâhilî muhâbere, mikro dalga fırınlar, ışığı ayarlı lambalar, muhtelif kontrol sistemleri elektronik cihazlardan bir kısmıdır. Ticârî ve endüstriyel elektronik cihazlar arasında hesap makinaları, kompüterler, fotokopi makinaları, ölçü âletlerini saymak mümkündür. Askerî alanda radar, sonar, güdümlü füzeler, atış-kontrol cihazları elektronik ürünlerdendir. Tıbbî sahada ise röntgen, elektrokardiyografi, ultrasonik makinalar, elektroşok cihazı, işitme cihazı gibi birçok elektronik cihaz tatbikâtta kullanılmaktadır.
Maser ve Laser elektronikte çok yeni, fakat istikbâlde büyük gelişmeler yapacak konulardır. Maser ve Laserin prensibi elektron tüpünün içindeki elektron bulutunun tersine çok yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalarla moleküllerden radyasyon yayılmasıdır. Meselâ amonyak molekülü 24.000 MHz frekansta radyasyon yayar. Elektromanyetik radyasyon frekansı arttıkça dalganın bilgi taşım kapasitesi de artar.
Maser (Microwave Amplification by Stimulated Emmision of Radiation) frekans spektrumunun mikro dalga bölgesinde çalıştığı için çok zayıf sinyalleri dahi taşıma özelliğine sâhiptir. Uzay muhaberesi için ideal görülmektedir.
Laser, enfraruj, ultraviyole dalga ile çalıştığından tek yöne yoğun radyasyon yapma özelliğine sâhiptir. Laser çok uzaklara muhâbere, mesâfe ölçme, kaynak ve kesme işlerinde önemli görevler yapabilmektedir. (Bkz. Laser)
Alm. Elektronischegeräte, Fr. İnstrument electronique, İng. Electronic Instruments. Elektro manyetik dalgalardan istifade edilerek yapılan âletler. Elektronik kelimesini, elektron kelimesiyle karıştırmamalıdır. Elektronik kelimesi, bir ilim koluna verilen isimdir. Bu ilim kolu, elektro-manyetik dalgaların üzerine kurulmuştur.
Bir endüksiyon makarasının ikinci makarasındaki ince bakır telden, çok sayıdaki sargıların iki ucu, iki küçük küreye bağlanır. Birbirine yakın olan iki kürenin biri antene (gerilmiş bakır tele), ikincisi, su borusuna, böylece toprağa bağlanır. Kalın bakır telden içerdeki az sayıda sargılara pilden akım verilince, iki küre arasında kıvılcım şeklinde elektron atlaması olur. Elektronlar, antenle toprak arasında, saniyede milyonlarca defâ gidip gelir. Saniyedeki gidip gelme sayısına «titreşimli akımın frekansı» denir. Evlerimizde kullandığımız elektrik akımının frekansı ellidir. Frekansları onbinleri aşan alternatif akımlara, «yüksek frekanslı» denir. Elektrik akımı geçen tellerin etrafında, bir mıknatıs sahası hasıl olur. Anten ile toprak arasında hasıl olan akım (elektrik titreşimi) da, kuvvetli mıknatıs meydana getirir. Bu mıknatıs, dalgalar hâlinde, fezâda (boşluklar) her tarafa yayılır. Elektro-manyetik dalga denen bu dalgaların yönü ve şiddeti değiştiği için rastgeldikleri kapalı devrelerde, meselâ antenlerde, endüksiyon akımı meydana gelir.
Bugün yüksek frekans alternatörleriyle ve triyot lambaları ile, elektrik titreşimleri ile ve böylece, elektromanyetik dalgalar yapılmakta, bunlarla, telsizler, radyolar, radar ve bilgisayarlar çalıştırılmaktadır. Bilgisayar (Computer)ların iç yapısını, 5000 tânesi bir yüksüğe sığan küçük transistörler ve diotlar ve bunları bağlayan binlerce karışık elektrik devreleri teşkil eder. Bunların îmâl ve tesbiti, elektronik beyin ve otomatik makinelerle yapılır. (Bkz. Bilgisayar)
Fen kollarındaki yeni keşifler için lüzumlu hesapların yapılmasında, hastalıkların teşhisinde, fabrikaların daha az mütehassısla çalıştırılmasında, elektronik âletlerle çalışan robot kullanılıyor. Robot, makine adam demektir. Bunlar okullarda, evlerde, öğretmen yerine ders vermekte, problem çözmektedirler. Gemilerin, uçakların yerlerini bulmakta, menzil hesapları yapmakta, harp gemilerinde atış kontrolünde, hava tahminlerinde, uçaklar ve rampadan atılan füzelere yol gösteren radar beaconlarında hep elektronik âletler kullanılmaktadır. Telsizle idâre edilen uçaklar, roketler, kıtalar arası füzeler, elektronik bilgilerin kullanıldığı yerlerdir.
Alm. Elektroskop (n), Fr. electroscope (m), İng. electroscope. Bir cisimde statik elektrik yükünün olup olmadığını, yükün eksi (-) veya artı (+) işâretli olduğunu tesbit etmeye yarayan âlet. İletken bir çubuğun bir ucuna iki altın yaprakçık, diğer ucuna bir plaka veya küre tesbit edilerek, plakanın alt kısmı yaprakçıklarla berâber yalıtkan bir muhâfazanın içine alınır. Bu basit bir altın yapraklı elektroskopu teşkil eder. Yüklü bir cisim plakaya dokundurulursa yükler plaka ve çubuktan yaprakçıklara geçer. Her iki yaprakçık da aynı cins elektrikle yüklendiğinden birbirini iterler ve yaprakçıklar birbirinden uzaklaşıp açılır. Bu, cismin yüklü olduğunu gösterir. Yükün az veya çok oluşuna göre yaprakların açılma miktarı değişir. Yüklü cisim plakaya dokundurularak veya yaklaştırılarak elektroskop yüklenebilir. Yüklü bir elektroskopun işâreti bilinirse, yaprakcıkların açılma miktarına göre bir cismin yükünün işâretini de anlamak mümkündür.
Birkaç voltluk potansiyel farklarını tesbit etmeye yarayan kondansatörlü elektroskopların yanında, bulutlarda statik elektriğin olup olmadığını bulmaya yarayan elektroskoplar da mevcuttur.
Alm. Elektrostatik (f), Fr. Electrostatique, İng. Electrostatics. Durgun elektrik yüklerini ve etkilerini inceleyen ilim. Elektrik yüklü cisimlerin meydana getirdiği elektrikî alan, cisimlerin bu alan içindeki durumları, birbirine tesirleri elektrostatiğin belli başlı konularını teşkil eder. Maddenin temel taşı olan atomdaki yüklü tânecikler, negatif yüklü elektronlar ve pozitif yüklü protonlardır. Temel birimlerden bir elektronun yükü, -1,6.10-19 kulon’dur. Protonunki aynı değerde, fakat (+) işâretlidir.
Her yüklü tâneciğin etrafında iç içe küreler şeklinde tasavvur edilebilen bir elektrikî alan meydana gelir. Merkezde bulunan tâneciğin herhangi bir küre yüzeyi üzerindeki tesiri aynıdır. Bu alanın herhangi bir yerinde bulunan elektrik yüklü başka bir tâneciğin belirli bir potansiyeli vardır. Yeryüzünden belirli bir yükseklikte bulunan bir cismin yerçekimi sebebiyle sâhib olduğu potansiyel enerji buna benzer bir hâdisedir. Dünyâ, cisimleri merkezine doğru çekmeye çalışır. Merkezden uzaklıkları farklı, yâni yeryüzünden yükseklikleri farklı olan iki nokta arasında bir cismi taşımak için gereken enerji potansiyel enerjinin farkına eşittir. Yüklü bir tâneciğin elektrikî alanı içinde bulunan iki noktanın potansiyel farkı da benzer şekilde artı yüklü birim tâneciği bir noktadan diğerine taşımak için gerekli olan enerjiye eşittir.
Yüklü tânecikler arasında meydana gelen elektrostatik kuvvet, tâneciklerin birbirini çekmesi veya itmesi şeklindedir. Aynı yükler birbirini iter, farklı yükler ise çeker. Buna göre iki elektron veya iki proton birbirini iterler. Elektron ile proton ise birbirlerini çekerler. Meydana gelen bu kuvvet, ister itme, ister çekme olsun, tâneciklerin yüküne, aradaki mesâfeye ve içinde bulunulan çevrenin geçirgenlik özelliğine bağlıdır. Yüklerle doğru orantılı, aradaki mesâfenin karesiyle ters orantılıdır.
Statik elektrik (durgun elektrik) yüklü bir cismin yük miktarını tesbit etmek için elektroskoplar ve daha hassas ve yeni olan elektrometreler kullanılır. Elektroskop, yüklü parçaya dokununca aynı cins elektrikle yüklenen iki metal yaprakçığı birbirini iterek açılır. Yaprakların açılması yükün olduğunu gösterir. Elektrostatik esaslara dayanarak yapılmış değişik gâyelerle kullanılan âletler olduğu gibi aynı esaslara dayalı teknik metodlar da mevcuttur. Tabanca ile boyamada boya tânecikleri yüklenerek yüzeye daha iyi yapışması sağlanır. Zımpara kâğıdı yapımında da bu özellikten faydalanılır. Elektrostatik yük üretmek veya depolamak gayesiyle kullanılan kondansatör, elektrofor, Wimshurst makinası gibi elektrostatik âletlerden başka tâneciklerin hızlandırılıp elektron demeti elde etmek için gereken çok yüksek gerilimi sağlamak gâyesiyle kullanılan Van de Graaff jeneratörü aynı esaslara dayanan gelişmiş bir âlettir.
Pratik hayatta kumaşa sürülmüş bakalit bir çubuğun ufak kâğıt parçalarını çekmesi, şimşek hâdisesi, sık karşılaşılan elektrostatik hâdiselerdir. Statik elektrik bâzı hallerde tehlikeli bir durum arz edebilir. Meselâ bulutlarda biriken statik yüklerin yıldırım şeklinde toprağa boşalması hâlinde, tehlikeyi önlemek için paratoner kullanılır. Yakıt tanklarında sürtünmeden birikebilen statik yüklerin tehlikesini ortadan kaldırmak için, tankın zincirle topraklanması yine aynı gâye içindir.
Alm. Elektroschock therapie, Fr. Electrochoc therapie, İng. Electroshock therapy (E.C.T.). Elektriğin bâzı psikiyatrik hastalıkların tedâvisinde kullanılması. Daha çok “Elektro tonvulsif tedâvi” olarak bilinir. Elektrik akımı bâzı psikiyatrik hastalıkların tedâvisinde, sara nöbetlerine benzer kasılmalar meydana getirerek faydalı olmaktadır. 1937’de İtalya’da Bini, kasılma meydana getirmek için elektrik akımının kullanılabileceğini ileri sürmüş, hayvanlara yapılan çeşitli tecrübelerinden sonra Cerletti ve Bini’nin elektroşok tedâvisi bugünkü şeklini bulmuştur.
Elektroşok, hastanın şakaklarına tatbik edilen elektrotlardan belirli bir elektrik akımının belirli süre içinde (yarım sn gibi) geçirilmesinden ibârettir. Aç karına, idrar boşaltıldıktan sonra yapılır. Elektrik akımı verildiği anda, tipik elektroşok krizinde şuur derhal kaybolur ve akım geçtiği sürece elektrik akımının direkt uyarmasına bağlı genel bir kasılma görülür. Bundan sonra tipik sara nöbeti ortaya çıkar. Nöbeti müteakip kısa süreli bir şuur kaybı devresi vardır (3-5 dk). Elektroşok tedâvisi sırasında bâzı arzu edilmeyen neticeler olabilir. Bunların başında kol ve bacaklarda kırıklar, çıkıklar, omurgada kırıklar, çene çıkıkları ve nefes alamama gelir. Fakat bunlar oldukça nâdirdir. Hastanın dilini ısırmasını önlemek için önceden ağzına bir lâstik parçası veya bez tampon vermek iyi bir uygulamadır.
Bir elektroşok kürü, umumiyetle haftada üç defâ yapılan yedi şokluk bir seri olmakla beraber, bu miktarın tâyini ancak hastalığın seyrine bağlıdır. Elektroşok tedâvisinin bugün ençok faydalı olduğu hastalıklar şizofreni ve bilhassa intihar riski yüksek olan melankoli nöbetleridir (ağır depresyon, bunalım). Şizofrenideki tesiri umumiyetle geçici olmaktadır. İntihar tehlikesi olan ağır depresyonlarda (buhran) âni bir iyileşme yapabilir. Elektroşok tedâvisinin iyi tarafı ucuz olması ve hastaların hastanede yatma sürelerini kısaltmasıdır. Zannedilenin aksine tehlikesi azdır ve tedâvi esnâsında hasta hiçbir şey hissetmemektedir. Yalnız yaşlı hastalara, kalp rahatsızlığı olanlara tatbik edilmemelidir.
(Bkz. Elektroliz)